Iako kiborg (dijelom čovjek, dijelom robot) spada u znanstvenu fikciju, istraživači poduzimaju korake prema integraciji elektronike s ljudskim tijelom.

Takvi bi uređaji mogli pratiti razvoj tumora ili zamijeniti oštećeno tkivo, ali ogroman je izazov spojiti elektroniku direktno s ljudskim tkivom unutar čovjekova tijela.

Science Daily prenosi da znanstveni tim prijavljuje nove premaze koji bi mogli pomoći u ovom spajanju. Svoje će rezultate predstavljati na virtualnoj izložbi američkog društva kemičara (ACS).

“Ideju smo dobili jer pokušavamo interakciju rigidnih, neorganskih mikroelektroda s mozgom, ali mozak je stvoren od organskih, slanih i živih materijala.

To nije funckioniralo pa smo pomislili da mora postojati bolji način”, kaže voditelj studije, David Martin.

Pronašli su kemijski stabilan primjer

Tradicionalni mikroelektronski materijali poput silicija, zlata, nehrđajućeg čelika i iridija, uzrokuju ožiljke prilikom implantacije.

Za primjene u mišićnom ili moždanom tkivu trebaju prolaziti električni signali da bi pravilno funkcionirali, ali ožiljci prekidaju ovakvu vrste aktivnosti pa su znanstvenici pretpostavili da bi mogao pomoći poseban premaz.

“Počeli smo gledati organske elektroničke materijale poput konjugiranih polimera koji se koriste u ne-biološkim uređajima”, kaže Martin sa Sveučilišta Delaware.

Foto: iStock

“Pronašli smo kemijski stabilan primjer koji se komercijalno prodavao kao antistatički premaz za elektroničke prikaze”, dodaje. Istraživači su nakon ispitivanja otkrili  da polimer ima svojstva potrebna za spajanje hardvera i ljudskog tkiva.

“Ti konjugirani polimeri su električno ali i ionsko aktivni”, kaže Martin. “Suprotni ioni daju im potreban naboj, pa kad su u pogonu, i elektroni i ioni se kreću okolo.”

Polimer je dramatično poboljšao performanse medicinskih implantata smanjivši impedanciju, povećavajući na taj način kvalitet signala i vijek trajanja baterije kod pacijenata.

Miješanjem monomera do materijala za vezanje peptida, antitijela ili DNA

Dodavanje karboksilne kiseline, aldehida ili maleimidnog supstituenta u etilendioksitiofen (EDOT) monomera daje istraživačima svestranost za stvaranje polimera s različitim funkcijama.

“Maleimid je posebno moćan jer možemo izvršiti zamjene kemije klika da bismo napravili funkcionalizirane polimere i biopolimere”, kaže Martin.

Miješanjem nesupstituiranog monomera s verzijom supstituiranom maleimidom dobiva se materijal na mnogim mjestima gdje tim može vezati peptide, antitijela ili DNA.

“Odaberite svoju omiljenu biomolekulu i u principu možete napraviti PEDOT film koji ima bilo koju biofunkcionalnu skupinu koja bi vas mogla zanimati”, kaže on.

Nedavno je Martinova skupina stvorila PEDOT film s antitijelom za vaskularni endotelni faktor rasta (VEGF). VEGF potiče rast krvnih žila nakon ozljede, a tumori otimaju ovaj protein da bi povećali njihovu opskrbu krvlju.

Foto: iStock

Polimer koji je tim razvio, mogao bi djelovati kao senzor za otkrivanje prekomjerne ekspresije VEGF-a, a time i rane faze bolesti, između ostale potencijalne primjene.

Ostali funkcionalizirani polimeri na sebi imaju neurotransmitere, a ti bi filmovi mogli pomoći u razumijevanju ili liječenju poremećaja u mozgu ili živčanom sustavu. Do sada je tim napravio polimer s dopaminom, koji igra ulogu u ovisničkom ponašanju, kao i dopamin-funkcionalne varijante EDOT monomera.

Martin kaže da bi se ti biološko-sintetički hibridni materijali jednog dana mogli biti korisni u spajanju umjetne inteligencije s ljudskim mozgom.

Konačno, kaže Martin, njegov san je biti u stanju prilagoditi način na koji se ti materijali talože na površinu, a zatim ih staviti u tkivo u živom organizmu. “Sposobnost provođenja polimerizacije na kontrolirani način unutar živog organizma bila bi fascinantna”, zaključuje znanstvenik.